1、2012年 2月20世纪世纪 40年代产生了系统论、信息论、控制论等，系统科年代产生了系统论、信息论、控制论等，系统科学已经成为现代科学技术的重要组成部分。学已经成为现代科学技术的重要组成部分。系统科学是以系统存在和发展的规律为研究对象的学科体系系统科学是以系统存在和发展的规律为研究对象的学科体系10.1 一般系统论一般系统论10.2 控制论与信息论控制论与信息论10.3 自组织、非线性与探索复杂性自组织、非线性与探索复杂性第第 10章章 系统科学与探索复杂性系统科学与探索复杂性存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律，普通系统论的目的就是确立适
2、用于系统的一般规律，普通系统论的目的就是确立适用于系统的一般原则。（由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲创立）原则。（由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲创立） 10.1.1 一般系统论的发展过程一般系统论的发展过程从历史的发展看，人们对系统的认识可追溯到古从历史的发展看，人们对系统的认识可追溯到古代。古代的自然观中系统思想虽然丰富，但它缺乏充代。古代的自然观中系统思想虽然丰富，但它缺乏充分的科学基础，因而不可避免地具有思辨性、模糊性分的科学基础，因而不可避免地具有思辨性、模糊性，其间，天才的思想与错误的猜测交织在一起。直到，其间，天才的思想与错误的猜测交织在一起。直到20世纪世纪 40年代，关于系统思想的科
3、学理论年代，关于系统思想的科学理论 系统论系统论才通过两条线索得以建立。才通过两条线索得以建立。 10.1 一般系统论一条是贝塔朗菲的系统论，来自他对机体论意义的再认识一条是贝塔朗菲的系统论，来自他对机体论意义的再认识，在，在 1928的的的的 现代发展理论现代发展理论 和和 1932年的年的 理论生物学理论生物学 中中，他都强调生物的整体性、动态性、能动性和组织等级，以展，他都强调生物的整体性、动态性、能动性和组织等级，以展示机体论的具体内容。他认为有机体是具有高度主动性的活动示机体论的具体内容。他认为有机体是具有高度主动性的活动中心，而且是与环境不断进行各种交换的开放系统。中心，而且是与环
4、境不断进行各种交换的开放系统。贝塔朗菲系统论的真正问世是以贝塔朗菲系统论的真正问世是以 1948年年 生命问题生命问题 的出的出版为标志的，该书描述了系统思想在哲学史上的发展，明确了版为标志的，该书描述了系统思想在哲学史上的发展，明确了系统论的任务，并刻划出了系统论的基本原则。系统论的任务，并刻划出了系统论的基本原则。 1968年，他的年，他的 一般系统论：基础、发展和应用一般系统论：基础、发展和应用 一书，全面总结了他四十一书，全面总结了他四十年来的工作，进一步阐述了他的思想，该书成为一般系统论的年来的工作，进一步阐述了他的思想，该书成为一般系统论的代表著作。代表著作。 系统论以 “系统 ”
5、为研究对象，这决定了 “系统 ”以及与之紧密相关的 “结构 ”、 “功能 ”等必然是该理论中的基本概念和范畴，准确理解这些概念是把握系统论的基础。(一 )系统及其分类贝塔朗菲认为：系统即有相互作用的元素的综合体。作者认为系统是存在于一定环境之中，由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的整体。 1、按照在时空中的存在状态，分为动态系统和静态系统、稳态系统和非稳态系统。2、按照与外部环境的关系，分为开放系统（与外部环境进行物质、能量和信息交换的系统）和封闭系统。10.1.2 一般系统论的基本概念3、按照组成要素的性质，分为：（ 1）自然系统：指以自然物质作为要素而构成的系统，是在自然界
6、发展进化过程中自发形成的。如天体系统、气象系统、生态系统等。（ 2）人工系统：人们为了达到某种目的而建造起来的系统，具有自为的目的。有实体系统和概念系统之分。（ 3）复合系统：由自然系统与人工系统共同组成的。如导航系统，天气预报系统等。人类实践的着重点，也正是立足自然系统，设计人工系统并构造复杂系统，以此实现自在目的性与自为目的性的统一。所谓所谓 结构结构 ，指的是系统内部各要素之间相互联系和相互作用的，指的是系统内部各要素之间相互联系和相互作用的方式。表现为各要素之间在时间和空间上的组合形式。方式。表现为各要素之间在时间和空间上的组合形式。系统的系统的 功能功能 指的是系统在与外部环境相互联
7、系和相互作用过程指的是系统在与外部环境相互联系和相互作用过程中所具有的行为、能力和功效。中所具有的行为、能力和功效。关系关系 ：结构是功能的基础；功能是结构的表现。：结构是功能的基础；功能是结构的表现。 表现形式表现形式 ：第一、系统的结构虽然相同，但由了组成系统的要素不同，第一、系统的结构虽然相同，但由了组成系统的要素不同，系统表现出不同的功能。系统表现出不同的功能。第二、组成系统的要素相同，但结构不同，系统的功能也不第二、组成系统的要素相同，但结构不同，系统的功能也不相同。相同。第三、组成系统的要素和结构都不同，但可以获得相同的功第三、组成系统的要素和结构都不同，但可以获得相同的功能能 异
8、构同功异构同功 功能模拟。功能模拟。 (二二 ) 系统的结构与功能系统的结构与功能 1 、整体性原则：把系统作为由各个组成部、整体性原则：把系统作为由各个组成部分构成的有机整体。分构成的有机整体。 A+A 2A2 、层次性原则：、层次性原则：3 、有序性原则：包括系统结构层次的有序、有序性原则：包括系统结构层次的有序性、时间排列的有序性和系统发展的有序性。性、时间排列的有序性和系统发展的有序性。 4 、开放性原则：系统与环境的相互作用、开放性原则：系统与环境的相互作用10.1.3 系统论的基本原则系统论的基本原则系统方法系统方法 ：就是指按照事物本身的系统性而把事物放在系：就是指按照事物本身的
9、系统性而把事物放在系统的运行过程中加以考察的方法。这种方法要求运用系统的观统的运行过程中加以考察的方法。这种方法要求运用系统的观点，从系统整体与部分、系统与环境之间的相互联系和相互作点，从系统整体与部分、系统与环境之间的相互联系和相互作用中考察事物。它的基本特点是整体性、综合性和最优化。用中考察事物。它的基本特点是整体性、综合性和最优化。运用系统方法研究问题，可以帮助人们更好地做到客观、运用系统方法研究问题，可以帮助人们更好地做到客观、全面，并从而克服认识过程中的主观性和片面性。全面，并从而克服认识过程中的主观性和片面性。霍尔三维结构霍尔三维结构 ：又称霍尔的系统工程，后人与软系统方法：又称霍
10、尔的系统工程，后人与软系统方法论对比，称为硬系统方法论。是美国系统工程专家霍尔于论对比，称为硬系统方法论。是美国系统工程专家霍尔于 1969年提出的一种系统工程方法论。霍尔的三维结构模式的出现，年提出的一种系统工程方法论。霍尔的三维结构模式的出现，为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题提供了一种统一的思想方法，的思想方法， 因而在世界各国得到了广泛应用。因而在世界各国得到了广泛应用。10.1.4 系统方法系统方法(一一 )逻辑维逻辑维1.问题阐述问题阐述2.目标设计目标设计3.系统综合系统综合4.系统分析系统分析5.最优化最优化6.决策决
11、策7.实施计划实施计划(二二 )时间维时间维1.规划阶段规划阶段2.制定方案阶段制定方案阶段3.研制阶段研制阶段4.生产阶段生产阶段5.安装实验阶段安装实验阶段6.运行阶段运行阶段7.更新更新 (系统反馈系统反馈并改造并改造 )阶段。阶段。（三（三 )知识维知识维 : 在运用系统方法解决问题的过程中，不论是逻辑思维步骤的展开在运用系统方法解决问题的过程中，不论是逻辑思维步骤的展开，还是工作时间阶段的运作，都需要必备的知识作为保证。不仅需要带有共性，还是工作时间阶段的运作，都需要必备的知识作为保证。不仅需要带有共性的知识，而且需要各种专业学科的知识。霍尔把这些专业学科的知识分为工程的知识，而且需要各种专业学科的知识。霍尔把这些专业学科的知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等不同门类。这些基础与、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等不同门类。这些基础与专业知识就构成了系统方法的知识维度。专业知识就构成了系统方法的知识维度。
